DE2527954A1 - Verfahren zur herstellung von metall-brammen (-scheiben) - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPl.-lMG.

HELMUT GÖRTZ

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23. Juni 1975 Gzy/Ka.

Cabot Corporation, Boston, Massachusetts, USA

Verfahren zur Herstellung von Metall-Brammen (-Scheiben)

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Metall-Braramen, insbesondere von mehreren Ketall-Bramiuen gleichzeitig aus Tropfen.

Das sog. ESR-Verfahren, das elektrisch Wiederaufschmelzen in der Schlacke, zur Herstellung von Barren ist in der Metallurgie bekannt. Seine Vorteile zur Herstellung hoher Legierungen sind seit langem anerkannt- Diese Barren müssen anschließend zu Brammen verarbeitet verden mittels eines oder mehrerer der bekannten Verfahren, z.B. durch ¥alzen_y Schmieden und dergleichen.. Nach diese?.¹ Bearbeitung muß die Oberfläche der Brammen abgeschliffen oder sonstwie bearbeitet werden, um beim anschließenden Walzen Fehlstellen zu vermeiden. Diese bekannten Verfahren brauchen aber Zeit und sind kostspielig. Es ist ferner bekannt, hohle Gegenstände herzustellen mittels mehrerer Elektroden, die im Querschnitt die Konfiguration haben, welche dem Querschnitt des herzustellenden Gegenstandes entspricht, z.B. der Öffnung der zu füllenden Form. Solche Verfahren sind beschrieben in den USA-Patentschriften 3 687 188 und 3 683 997. Bisher waren aber noch keine Verfahren bekannt zur Herstellung einer oder mehrerer Brammen

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in einem einzigen Verfahrenoaohritt direkt aus der* Schmelze. Es ist natürlich bekannt, d.·λΠ Mn kontinuierliches Eingießen eines geschmolzenen Metalls in eii;O Torrn bekannt ist, aber nach diesen Verfahren können nicht cUe Vorteile des ESR-Verfahrens erzielt werden. Wenn man bithc-r eine dünne Bramme nach dem ESR-Verfahren herstellen wollte:, so mußte man nach diesem Verfahren einen zylindrischen Barren herstellen und ihn dann zu einer Bramme auoschmieden oder auswalzen. Es ist ferner bekannt, nach dem ESR-Verfahren einen Barren mit rechtwinkligem Querschnitt herzustellen und ihn dann zu einer Bramme auszuschmieden oder auszuwalzen. Es war auch bekannt, eine Bramme herzustellen durch Ausschmieden eines kontinuierlich hergestellten Gußstückes, unter Verwendung einer dünnen Elektrode. Dieses Verfahren ist aber auch sehr kostspielig und zeitraubend, weil sorgfältig darauf geachtet werden muß, daß die Elektrode nicht die Seiten der Form berührt und sich innerhalb der Form verkürzt, wodurch die Form durchlöchert wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, nach welchem eine metallische Bramme hergestellt werden kann durch Schmelzen einer Charge des gewünschten Metalles und Eintropfenlassen in Form von einzelnen Tröpfchen in eine raffinierende Schlacke und aus dieser in eine oder mehrere Formen für die Bramme. Dieses Verfahren ist zeit- und kostensparend.

Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man eine gekühlte Form von verhältnismäßig kurzer Länge verwendet, die in zwei Teile geteilt ist. Der obere Teil ist in der Regel trichterförmig und nimmt die geschmolzenen Tröpfchen des Metalls aus einer Quelle auf. Der untere Teil hat einen Querschnitt, welcher dem Querschnitt der

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herzustellenden Bramme entspricht. Beide Teile sind durch einen geneigten oder trichterförmigen Übergangsteil miteinander verbunden. Der untere Teil hat einen Boden. Man bildet eina geschmolzene Schlacke auf dem Boden, die sich durch den Übergangsteil bis in den oberen Teil hinein erstreckt, Dann führt laan kontinuierlich Tröpfchen aus dem geschmolzenen Metall in diese Schlacke ein und sammelt und kühlt das Metall .in den; unter en Teil, wo es erstarrt. Hierbei trennt man den Ejdcn und das erstarrte Metall von dem oberen Teil mit einer solchen Geschwindigkeit, daß die geschmolzene Schlacke sioh noch in cc::: Yerbindungsteil befindet« Zum Abtrennen kann man entweder den Boden und das erstarrte Metall von einer feststehenden Foi\n abziehen, oder aber man kann die Form senkrecht von dem Bodsn hinwegbewogen. Vorzugsweise enthält der untere Teil wenigstens zwei in Abständen voneinander angeordnete rechtwinklige Teile, von denen jeder einen dem govrünnchten Querschnitt der Bramme entsprechenden Querschnitt hat. Beide Teilt; sind durch ein Trennstück voneinander getrennt, das sich bis in die Verbindungszone hinein erstreckt und dauernd von der geschmolzenen Schlacke bedeckt ist. Jedes dieser Teile hat einen besonderen und unabhängig beweglichen Boden,„$?/?+ _{e oc}}_er Teilstück wird vorzugsweise gekühlt und hat vorzugsweise sine/ die Form einer geneigten Messerschneide. Die Tröpfchen können gebildet werden durch Passieren des geschmolzenen Metalls durch eine oder mehrere Düsen hindurch, welche mit einer elektromagnetischen Spule versehen sind, um den Strom des Metalls zu einzelnen Teilchen aufzuteilen, oder durch andere bekannte Mittel. Die Schlacke wird vorzugsweise mittels einer Plasmafackel, einer nicht verbrauchbaren Elektrode, oder durch andere Mittel in geschmolzenem Zustande gehalten.

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Die Figuren erläutern beispielsweise einige Ausführungsformen der Erfindung.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen ^ferfahrens.

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II nach Fig, 1.

Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch eine andere Ausfiihrungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Nach den Figuren hat eine mit Wasser gekühlte Form 10 aus Kupfer einen oberen Teil 11 mit einer Öffnung 12 zur Aufnahme der Tröpfchen 13 aus dem geschmolzenen Metall. Der untere Teil 14 hat eine oder mehrere Durchlässe 15 mit solchen Querschnitten, die dem gewünschten Querschnitt der Bramme entsprechen. Ein Verbindungsteil 16, vorzugsweise in Trichterform, verbindet den oberen Teil 11 und den unteren Teil 14. Ein Trennglied 17 trennt die beiden Durchlässe 15. Es hat oben die Form 17a einer Messerschneide und erstreckt sich in den Verbindungsteil 16. Bei jeder Leitung 15 befindet sich ein Boden 18. Eine Elektrode 20 ragt in die Öffnung 12 hinein und steht in Berührung mit der geschmolzenen Schlacke 19. Die Schlacke 19 ist eine beliebige geeignete Schlacke, und kann erhalten werden durch übliche Maßnahmen, z.B. durch Niederschmelzen einer trockenen Schlacke oder durch Eingießen geschmolzener Schlacke in den Verbindungsteil. Gleichstrom oder Wechselstrom gelangt von der nichtleitenden Elektrode 20 durch die Schlacke 19 zum Boden 18. Dadurch bleibt die Schlacke in geschmolzenem Zustande, und die Tröpfchen können durch den

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Verbindungsteil 16 in die Leitungen 15 gelangen, wo sie sich als Schmelze, die erstarrt, ansammeln. Beim Portsahritt der Erstarrung des Metalles entsteht eine Bramme 21 in der Leitung 15 auf dem Boden 18. Der Boden wird dann zusammen mit dem erstarrten Metall mit einer solchen Geschwindigkeit abgezogen, daß die geschmolzene Schlacke dauernd von den Leitungen 15 bis zum oberen Teil 11 der Form reicht. Das ist für das erfindungsgemäße Verfahren wichtig, und ermöglicht seine erfolgreiche Durchführung. Die Tröpfchen 13 werden so gebildet, daß man einen dünnen Strom eines Metalles aus dein Bad 22 durch die Düsen 23 leitet. Diese sind umgeben von einera elektromagnetischen Tröpfchenformer 24, v/elcher den Strom des Metalls zu Tröpfchen 13 aufbricht. Die Herstellung von verhältnismäßig dünnen Brammen durch das erfindungsgemäße Verfahren bringt nicht nur erhebliche Ersparnisse bei der physikalischen. Handhabung des Metalles mit sich, sondern läßt auch Brammen mit feineren dendritischen Armen in geringem Abstande entstehen, die sich weniger voneinander abtrennen als in normalen Gußstücken. Das führt seinerseits zu gleichmäßigeren Eigenschaften des Metalls.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine Plasmafackel über der Form angebracht und gerichtet gegen die Oberfläche der geschmolzenen Schlacke, um anstelle der Elektrode 20 die Schlacke in geschmolzenem Zustande zu erhalten. Alle anderen Teile dieser Ausführungsform sind im wesentlichen die gleichen wie bei der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2.

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Claims (7)

1. - 6 Patentansprüche

   Verfahren zur Herstellung einer verhältnismäßig dünnen flachen Bramme, dadurch gekennzeichnet;

   (a) daß man eine gekühlte Metallform von verhältnismäßig geringer Länge verwendet, die in zwei Teile geteilt ist, wobei der obere Teil eine solche Form hat, daß er einzelne Tröpfchen des geschmolzenen Metalls aufnehmen kann, und wobei der untere Teil eine Form hat, die dein gewünschten Querschnitt der Bramme entspricht, und wobei diese beiden Teile durch ein Verbindungsteil miteinander verbunden sind j

   (b) daß man einen Boden an dem unteren Teil der Form vorsieht;

   (c) daß man eine geschmolzene Schlacke auf dem Boden bildet, die sich durch den Verbindungsteil bis in den oberen Teil der Form erstreckt;

   (d) daß man die Schlacke so hoch erhitzt, daß sie geschmolzen ist und raffiniert v/erden kann;

   (e) daß man geschmolzene Metalltröpfchen aus einer Quelle in die Schlacke einführt;

   (f) daß man die Metalltröpfchen in dem unteren Teil der Form sammelt und bis zum Erstarren abkühlt;

   (g) daß man den Boden und das erstarrte Metall von dem unteren Teil der Form mit einer solchen Geschwindigkeit abzieht, daß die geschmolzene Schlacke in dem Verbindungsteil verbleibt.

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2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Boden mit dem erstarrten Hotall von der Form abzieht»
3. j?. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Form von dem Boden und dein erstarrten Metall abzieht.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dodurch gekennzeichnet, daß man eine Form mit eisern trichterförmigen Verbindungsteil verwendet.
5. 5. Verfahren nach einem der Anspruch':- 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Form mit zwei voneinander getrennten rechtwinkligen Unterteilen, wobei sich zwischen den beiden Teilen ein Trennglied befindet, dessen oberer Teil sich dauernd innerhalb des Verbindungsteiles in der geschmolzenen Schlacke befindet, und v/obei jeder der unterer» Teile einen unabhängig von dem anderen beweglichen Boden hat.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5- dadurch gekennzeichnet, daß ein Trennteil verwendet wird, das mit Wasser gekühlt ist und dessen oberer Teil die Form einer Messerschneide hat.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sum Erhalten der Schlacke in geschmolzenem Zustande eine verbrauchbare Elektrode verwendet wird.

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